Tủ giao nhận hàng thông minh 3

Khóa luận tốt nghiệp Phước Hoài Phát Đạt Hoàng Hiệp Xuân Cường 22 CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG Đặt vấn đề Ở chương 3 chúng ta sẽ đi tìm hiểu và mua các linh kiện phù hợp với mô hình Sau đó tiến hành thiết kế sơ đồ kết nối phần cứng và nghiên cứu về các chuẩn giao tiếp nhằm giải quyết cho việc kết nối giữa các thiết bị và cung cấp cơ sở dữ liệu để lập trình phần mềm Các linh kiện sử dụng Arduino Uno R3 Máy quét DataMan 8050 Series Module Sim 800L Mạch Điều Khiển 16 Servo PCA9685 Modul.

Khóa luận tốt nghiệp Phước Hồi - Phát Đạt - Hoàng Hiệp - Xuân Cường CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG Đặt vấn đề Ở chương tìm hiểu mua linh kiện phù hợp với mơ hình Sau tiến hành thiết kế sơ đồ kết nối phần cứng nghiên cứu chuẩn giao tiếp nhằm giải cho việc kết nối thiết bị cung cấp sở liệu để lập trình phần mềm Các linh kiện sử dụng Arduino Uno R3 Máy quét DataMan 8050 Series Module Sim 800L Mạch Điều Khiển 16 Servo PCA9685 Module USB ADK Màn hình HMI Nguồn kép LM2596 Servo Nguồn tổ ong 12V-20A 22 Khóa luận tốt nghiệp Phước Hoài - Phát Đạt - Hoàng Hiệp - Xuân Cường Sơ đồ trình giao hàng Bước 1: Quét mã Bước 2: Kiểm tra mã Bước 4: Nhập số điện thoại người nhân Bước 3: Bỏ hàng vào tủ sau nhấn OK 23 Khóa luận tốt nghiệp Phước Hoài - Phát Đạt - Hoàng Hiệp - Xuân Cường Sơ đồ trình nhận hàng Bước 1: Người nhận nhấn vào hình trả Bước 2: Nhập mã code gửi điện thoại nhấn OK Bước 3: Tủ mở nhận hàng Bước 4: Yêu cầu đóng tủ 24 Phước Hồi - Phát Đạt - Hồng Hiệp - Xuân Cường Khóa luận tốt nghiệp Sơ đồ kết nối phần cứng HMI Sim 800L Servo Mạch Servo Máy quét Nguồn LM2596 25 Nguồn tổ ong Khóa luận tốt nghiệp Phước Hoài - Phát Đạt - Hoàng Hiệp - Xuân Cường Hình 3.1 Sơ đồ nguồn LM2596 Gồm cặp nguồn kép LM2596 Một nguồn dùng để cấp cho Arduino nguồn cấp cho Module Sim 800L sử dụng điện trở nối tiếp 4.7K 2.2K theo sơ đồ module sim để giảm áp xuống 3.7V(giải điện áp sim từ 3.3V - 4.7V) 26 Khóa luận tốt nghiệp Phước Hồi - Phát Đạt - Hồng Hiệp - Xn Cường Hình 3.2 Sơ đồ kết nối Arduino với HMI Sử dụng chân UART cứng Arduino Uno R3 để kết nối với HMI(chân chân 1), chân 1(TX) kết nối với RX HMI, chân 0(RX) kết nối với TX HMI Môi Arduino Uno có UART cứng 27 Phước Hoài - Phát Đạt - Hoàng Hiệp - Xuân Cường Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.3 Sơ đồ kết nối module USB Arduino Uno giao tiếp với module USB chuẩn giao tiếp SPI dùng SPI cứng gồm chân: MOSI: Uno(master) => module USB(slaver) chân số 11 MISO: module USB(slaver) => Uno(master) chân số 12 SCLK: chân xung CLOCK truyền tín hiệu đồng hồ tac tơ dành cho thiết bị bị động(chân số 13) SS: Chọn thiết bị SPI cần làm việc 28 Phước Hoài - Phát Đạt - Hồng Hiệp - Xn Cường Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.4 Sơ đồ kết nối Sim 800L Arduino kêt nối với Sim 800L qua UART mềm(chân chân Arduino) Chân kết nối với TX Sim 800L Chân kết nối với RX Sim 800L UART mềm có nghĩa tạo cặp chân ảo Arduino để kết nối để kết nối với module Sim Cặp chân thay đổi linh động 29 Phước Hoài - Phát Đạt - Hồng Hiệp - Xn Cường Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.5 Sơ đồ kết nối Servo Arduino kết nối với mạch điều khiển 16 Servo PCA9685 để điêu khiển Servo đóng mở tủ Nó kết nối với chuẩn giao tiếp I2C qua chân SCL (chân xung CLOCK đồng tín hiệu) chân SDA (chân truyền liệu data) Ở mạch điều khiển 16 Servo PCA9685 dùng để điều khiển Servo Q trình thi cơng phần cứng Hình 3.6 Thi cơng tủ dây Tủ làm FOMAT dán keo dính Kích thước tổng 60cmx40cm Tủ gồm có ngăn, ngăn kích thước 20cmx20cm 30 Phước Hồi - Phát Đạt - Hồng Hiệp - Xn Cường Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.7 Kết nối mạch điều khiển Các chuẩn kết nối 3.7.1 UART Các tên đầy đủ UART “Universal Asynchronous Receiver / Transmitter”, vi mạch sẵn có vi điều khiển khơng giống giao thức truyền thông (I2C & SPI) Chức UART truyền liệu nối tiếp Trong UART, giao tiếp hai thiết bị thực theo hai cách giao tiếp liệu nối tiếp giao tiếp liệu song song Hình 3.8 UART Truyền thơng nối tiếp song song: • Trong giao tiếp liệu nối tiếp, liệu truyền qua cáp đường dây dạng bit-bit cần hai cáp Truyền thơng 31 Khóa luận tốt nghiệp Phước Hoài - Phát Đạt - Hoàng Hiệp - Xuân Cường • Máy phát tốc độ baud máy phát máy thu tạo tốc độ dao động từ 110 bps đến 230400 bps Thông thường, tốc độ truyền vi điều khiển 9600 đến 115200 Truyền thông UART: • Trong giao tiếp này, có hai loại UART có sẵn truyền UART nhận UART giao tiếp hai loại thực trực tiếp với Đối với điều này, cần hai cáp để giao tiếp hai UART Luồng liệu từ hai chân truyền (Tx) nhận (Rx) UARTs Trong UART, việc truyền liệu từ Tx UART sang Rx UART thực khơng đồng (khơng có tín hiệu CLK để đồng hóa bit o / p) • Việc truyền liệu UART thực cách sử dụng bus liệu dạng song song thiết bị khác vi điều khiển, nhớ, CPU, v.v Sau nhận liệu song song từ bus, tạo thành gói liệu cách thêm ba bit bắt đầu, dừng lại trung bình Nó đọc bit gói liệu chuyển đổi liệu nhận thành dạng song song để loại bỏ ba bit gói liệu Tóm lại, gói liệu nhận UART chuyển song song phía bus liệu đầu nhận 33 Phước Hoài - Phát Đạt - Hoàng Hiệp - Xuân Cường Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.10 Truyền thơng UART Start-bit: Start-bit cịn gọi bit đồng hóa đặt trước liệu thực tế Nói chung, đường truyền liệu không hoạt động điều khiển mức điện áp cao Để bắt đầu truyền liệu, truyền UART kéo đường liệu từ mức điện áp cao (1) xuống mức điện áp thấp (0) UART thu thông báo chuyển đổi từ mức cao sang mức thấp qua đường liệu bắt đầu hiểu liệu thực Nói chung, có start-bit Bit dừng: Bit dừng đặt phần cuối gói liệu Thơng thường, bit dài bit thường sử dụng bit Để dừng sóng, UART giữ đường liệu mức điện áp cao Bit chẵn lẻ: Bit chẵn lẻ cho phép người nhận đảm bảo liệu liệu thu thập có hay không Đây hệ thống kiểm tra lỗi cấp thấp & bit chẵn lẻ có sẵn hai phạm vi Chẵn lẻ – chẵn lẻ Chẵn lẻ – lẻ Trên thực tế, bit không sử dụng rộng rãi nên không bắt buộc Dữ liệu bit khung liệu: Các bit liệu bao gồm liệu thực truyền từ người gửi đến người nhận Độ dài khung liệu nằm khoảng & Nếu bit chẵn lẻ khơng sử dụng chiều dài khung liệu dài bit Nói chung, LSB liệu truyền trước tiên sau hữu ích cho việc truyền Ưu điểm nhược điểm UART: • Nó cần hai dây để truyền liệu • Tín hiệu CLK khơng cần thiết • Nó bao gồm bit chẵn lẻ phép kiểm tra lỗi • Sắp xếp gói liệu sửa đổi hai mặt xế 34 Phước Hoài - Phát Đạt - Hoàng Hiệp - Xn Cường Khóa luận tốt nghiệp • Kích thước khung liệu tối đa bit • Nó khơng chứa số hệ thống phụ • Tốc độ truyền UART phải mức 10% 3.7.2 Giao tiếp I2C 3.7.3 Giới thiệu Đầu năm 1980 Phillips phát triển chuẩn giao tiếp nối tiếp dây gọi I2C I2C tên viết tắt cụm từ Inter-Intergrated Circuit Đây đường Bus giao tiếp IC với I2C phát triển bới Philips, nhiều nhà sản xuất IC giới sử dụng I2C trở thành chuẩn công nghiệp cho giao tiếp điều khiển, kể vài tên tuổi Philips như: Texas Intrument(TI), MaximDallas, analog Device, National Semiconductor Bus I2C sử dụng làm bus giao tiếp ngoại vi cho nhiều loại IC khác loại Vi điều khiển 8051, PIC, AVR, ARM chip nhớ như: RAM tĩnh (Static Ram), EEPROM, chuyển đổi tương tự số (ADC), số tương tự(DAC), IC điểu khiển LCD, LED Hình 3.11 Bus I2C thiết bị ngoại vi 3.7.3.1 Đặc điểm chuẩn giao tiếp I2C Một giao tiếp I2C gồm có dây: Serial Data (SDA) Serial Clock (SCL) SDA đường truyền liệu hướng, SCL đường truyền xung đồng hồ để đồng theo hướng Như ta thấy hình vẽ trên, thiết bị ngoại vi kết nối vào đường bus I2C chân SDA nối với dây SDA bus, chân SCL nối với dây SCL 35 Khóa luận tốt nghiệp Phước Hồi - Phát Đạt - Hồng Hiệp - Xn Cường Hình 3.12 Kết nối thiết bị vào bus I2C chế độ chuẩn (Standard mode) chế độ nhanh (Fast mode) Mỗi dây SDA SCL nối với điện áp dương nguồn cấp thông qua điện trở kéo lên (pullup resistor) Sự cần thiết điện trở kéo chân giao tiếp I2C thiết bị ngoại vi thường dạng cực máng hở (opendrain hay opencollector) Giá trị điện trở khác tùy vào thiết bị chuẩn giao, dao động khoảng 1k đến 4.7k Trở lại với hình Bus I2C thiết bị ngoại vi, ta thấy có nhiều thiết bị (ICs) kết nối vào bus I2C, nhiên không xảy chuyện nhầm lẫn thiết bị, thiết bị nhận bởỉ địa với quan hệ chủ/tớ tồn suốt thời gian kết nối Mỗi thiết bị hoạt động thiết bị nhận truyền liệu hay vừa truyền vừa nhận Hoạt động truyền hay nhận cịn tùy thuộc vào việc thiết bị chủ (master) tớ (slave) Một thiết bị hay IC kết nối với bus I2C, địa (duy nhất) để phân biệt, cịn cấu hình thiết bị chủ hay tớ.Tại lại có phân biệt ? Đó bus I2C quyền điều khiển thuộc thiết bị chủ Thiết bị chủ nắm vai trò tạo xung đồng hồ cho toàn hệ thống, hai thiết bị chủ-tớ giao tiếp thiết bị chủ có nhiệm vụ tạo xung đồng hồ quản lý địa thiết bị tớ suốt trình giao tiếp Thiết bị chủ giữ vai trò chủ động, thiết bị tớ giữ vai trò bị động việc giao tiếp 36 Khóa luận tốt nghiệp Phước Hồi - Phát Đạt - Hồng Hiệp - Xn Cường Nhìn hình ta thấy xung đồng hồ có hướng từ chủ đến tớ, cịn luồng liệu theo hai hướng, từ chủ đến tớ hay ngược lại tớ đến chủ 3.7.3.2 Chế độ hoạt động (tốc độ truyền) Các bus I2C hoạt động ba chế độ, hay nói cách khác liệu bus I2C truyền ba chế độ khác nhau: • Chế độ tiêu chuẩn (Standard mode) • Chế độ nhanh (Fast mode) • Chế độ cao tốc High-Speed (Hs) mode Chế độ tiêu chuẩn: • Đây chế độ tiêu chuẩn ban đầu phát hành vào đầu năm 80 • Nó có tốc độ liệu tối đa 100kbps • Nó sử dụng 7-bit địa chỉ, 112 địa tớ Tăng cường chế độ nhanh: • Tốc độ liệu tối đa tăng lên đến 400 kbps • Để ngăn chặn gai tiếng ồn, Ngõ vào thiết bị Fast-mode Schmitttriggered • Chân SCL SDA thiết bị tớ I2C trạng thái trở kháng cao không cấp nguồn Chế độ cao tốc (High-Speed): Chế độ tạo chủ yếu để tăng tốc độ liệu lên đến 36 lần nhanh so với chế độ tiêu chuẩn Nó cung cấp 1,7 Mbps (với Cb = 400 pF), 3.4Mbps (với C> b = 100pF) Một bus I2C hoạt động nhiều chế độ khác nhau: • Một chủ tớ (one master - one slave) • Một chủ nhiều tớ (one master - multi slave) • Nhiều chủ nhiều tớ (Multi master - Multi slave) 37 Phước Hoài - Phát Đạt - Hồng Hiệp - Xn Cường Khóa luận tốt nghiệp Dù chế độ nào, giao tiếp I2C dựa vào quan hệ chủ - tớ Giả thiết thiết bị A muốn gửi liệu đến thiết bị B, trình thực sau: Thiết bị A (Chủ) xác định địa thiết bị B (tớ), với việc xác định địa chỉ, thiết bị A định việc đọc hay ghi vào thiết bị tớ Thiết bị A gửi liệu tới thiết bị B Thiết bị A kết thúc trình truyền liệu Khi A muốn nhận liệu từ B, trình diễn trên, khác A nhận liệu từ B Trong giao tiếp này, A chủ B tớ Chi tiết việc thiết lập giao tiếp hai thiết bị mô tả chi tiết mục Trình tự truyền bit đường truyền: Thiết bị chủ tạo điều kiện start Điều kiện thông báo cho tất thiết bị tớ lắng nghe liệu đường truyền Thiết bị chủ gởi địa thiết bị tớ mà thiết bị chủ muốn giao tiếp cờ đọc/ghi liệụ (nếu cờ thiết lập lên byte truyền từ thiết bị tớ đến thiết bị chủ, cờ thiết lập xuống byte truyền từ thiết bị chủ đến thiết bị tớ) Khi thiết bị tớ bus I2C có địa với địa mà thiết bị chủ gửi sẻ phản hồi lại xung ACK Giao tiếp thiết bị chủ tớ bus liệu bắt đầu Cả chủ tớ nhận truyền liệu tùy thuộc vào việc truyền thông đọc hay viết Bộ truyền gửi bit liệu tới nhận, Bộ nhận trả lời với bit ACK Để kết thúc trình giao tiếp, thiết bị chủ tạo điều kiện stop 3.7.3.3 Điều kiện START STOP START STOP điều kiện bắt buộc phải có thiết bị chủ muốn thiết lập giao tiếp với thiết bị bus I2C START điều kiện khởi đầu,báo hiệu bắt đầu giao tiếp, cịn STOP báo hiệu kết thúc giao tiếp Hình mô tả điều kiện START STOP 38 Khóa luận tốt nghiệp Phước Hồi - Phát Đạt - Hoàng Hiệp - Xuân Cường Ban đầu chưa thực trình giao tiếp, hai đường SDA SCL mức cao (SDA = SCL = HIGH) Lúc bus I2C coi rỗi (“bus free”), sẵn sàng cho giao tiếp Hai điều kiện START STOP thiếu việc giao tiếp thiết bị I2C với Điều kiện START: chuyển đồi trạng thái từ cao xuống thấp đường SDA đường SCL mức cao (cao = 1; thấp = 0) báo hiệu điều kiện START Đỉều kiện STOP: Một chuyển đổi trạng thái từ mức thấp lên cao đường SDA đường SCL mức cao Cả hai điều kiện START STOP tạo thiết bị chủ Sau tín hiệu START, bus I2C coi trạng thái làm việc (busy) Bus I2C rỗi, sẳn sàng cho giao tiếp sau tín hiệu STOP từ phía thiết bị chủ Sau có điều kiện START, q trình giao tiếp, có tín hiệu START lặp lại thay tín hiệu STOP bus I2C tiếp tục trạng thái bận Tín hiệu START lặp lại START (Repeated START) có chức giống khởi tạo giao tiếp Truyền liệu: Mỗi xung clock có bit liệu truyền Mức tín hiệu SDA thay đổi xung clock mức thấp, ổn định xung clock mức cao Thiết bị tớ lấy mẫu liệu xung clock mức cao 39 Khóa luận tốt nghiệp Phước Hoài - Phát Đạt - Hoàng Hiệp - Xuân Cường 3.7.4 Chuẩn giao tiếp SPI Giao tiếp ngoại vi nối tiếp SPI (Serial Peripheral Interface) chuẩn đồng nối tiếp để truyền liệu chế độ song cơng tồn phần (full – duplex) tức thời điểm xảy đồng thời trình truyền nhận Giao tiếp ngoại vi nối tiếp (SPI) loại giao thức kiểu Master – Slave cung cấp giao diện chi phí đơn giản chi phí thấp vi điều khiển thiết bị ngoại vi Bus giao tiếp SPI thường sử dụng để giao tiếp vi xử lý vi điều khiển với nhớ EEPROM, RTC (Đồng hồ thời gian thực), ADC (Analog to Digital Converter – Bộ chuyển đổi tương tự sang số), DAC (Digital-to-Analog Converter – Bộ chuyển đổi số sang tương tự), thiết bị hiển thị hình LCD, IC âm thanh, loại cảm biến nhiệt độ áp suất, thẻ nhớ MMC thẻ SD chí vi điều khiển khác Chúng ta thấy UART trước Trong UART (hoặc cổng nối tiếp phổ biến nào) giao tiếp xảy đường RX TX, khơng có tín hiệu đồng hồ tức giao tiếp không đồng Trong loại giao tiếp này, kiểm sốt liệu gửi liệu phát thu có tốc độ liệu hay không Để khắc phục điều này, UART sử dụng bit đồng hóa tức bit bắt đầu bit kết thúc tốc độ truyền liệu thỏa thuận trước (thường 9600 bps) Nếu tốc độ truyền phát thu không khớp, liệu gửi từ phát không đến thu cách liệu nhận khơng xác 40 Khóa luận tốt nghiệp Phước Hoài - Phát Đạt - Hoàng Hiệp - Xuân Cường Đối với giao tiếp khoảng cách ngắn, giao tiếp nối tiếp đồng lựa chọn tốt giao tiếp ngoại vi nối tiếp SPI nói riêng lựa chọn tốt Khi nói truyền thơng khoảng cách ngắn, thường có nghĩa giao tiếp với thiết bị thiết bị board mạch in (PCB) Loại giao thức truyền thông đồng nối tiếp khác I2C (Inter-Integrated Communication Đối với viết này, tập trung vào SPI Bạn xem viết giao thức I2C SPI kiểu truyền thông nối tiếp kiểu đồng tức sử dụng tín hiệu đồng hồ chun dụng để đồng hóa phát thu Master Slave Bộ phát thu kết nối với liệu riêng biệt tín hiệu đồng hồ giúp thu tìm kiếm liệu bus Tín hiệu đồng hồ phải cung cấp Master tới Slave (hoặc tất Slave trường hợp thiết lập nhiều Slave) Có hai loại chế kích hoạt tín hiệu đồng hồ sử dụng để báo cho bên nhận biết liệu: Kích hoạt cạnh kích hoạt mức Kích hoạt thường sử dụng kích hoạt cạnh có hai loại: cạnh lên (chuyển đổi từ thấp lên cao đồng hồ) cạnh xuống (chuyển đổi từ cao xuống thấp) Tùy thuộc vào cách thu cấu hình, lên phát cạnh, thu tìm kiếm liệu bus liệu từ bit Bởi tín hiệu đồng hồ liệu gửi Master (hoặc phát), không cần phải lo lắng tốc độ truyền liệu 41 Khóa luận tốt nghiệp Phước Hồi - Phát Đạt - Hoàng Hiệp - Xuân Cường Điều làm cho SPI trở nên phổ biến giao thức truyền thông đồng nối tiếp khác (hoặc giao tiếp nối tiếp nào) cung cấp tốc độ truyền liệu bảo mật cao với phần cứng đơn giản giống ghi dịch với chi phí tương đối thấp SPI giao tiếp ngoại vi nối tiếp Motorola phát triển vào năm 1980 giao diện tiêu chuẩn, chi phí thấp đáng tin cậy vi điều khiển (Vi điều khiển Motorola lúc đầu) IC ngoại vi Nhờ giao diện đơn giản, linh hoạt dễ sử dụng, SPI trở thành tiêu chuẩn nhà sản xuất bán dẫn khác bắt đầu sử dụng giao thức chip Trong giao thức SPI, thiết bị kết nối mối quan hệ Master – Slave giao diện đa điểm Trong loại giao diện này, thiết bị coi Master bus (thường vi điều khiển) tất thiết bị khác (IC ngoại vi chí vi điều khiển khác) coi Slave Trong giao thức SPI, có thiết bị Master nhiều thiết bị Slave Bus SPI bao gồm tín hiệu chân Chúng là: • Master – Out / Slave – In (MOSI hay SI): cổng bên Master, cổng vào bên Slave, dành cho việc truyền liệu từ thiết bị Master đến thiết bị Slave • Master – In / Slave – Out (MISO hay SO): cổng vào bên Master, cổng bên Slave, dành cho việc truyền liệu từ thiết Slave đến thiết bị Master • Serial Clock (SCK hay SCLK): xung giữ nhịp cho giao tiếp SPI • Chip Select (CS) hay Slave Select (SS): chọn chip Lưu ý: Các nhà sản xuất khác sử dụng thuật ngữ khác cho bus SPI Bởi bus SPI thực cách sử dụng tín hiệu hay dây nên đơi gọi chuẩn giao tiếp dây (four-wire) Đầu tiên xem giao diện đơn giản Master Slave kết nối giao thức SPI sau tìm hiểu dây 42 Khóa luận tốt nghiệp Phước Hồi - Phát Đạt - Hồng Hiệp - Xn Cường Hình 3.13 Một thiết bị Master (Bộ xử lý) kết nối với thiết bị Slave (Ngoại vi) sử dụng bus SPI Master – Out / Slave – In hay MOSI, tên cho thấy, liệu tạo Master nhận Slave Do đó, chân MOSI Master Slave kết nối với Master – In / Slave – Out hay MISO liệu tạo Slave phải truyền tới Master.Các chân MISO Master Slave kết nối với Mặc dù tín hiệu MISO tạo Slave, đường tín hiệu điều khiển Master Master tạo tín hiệu đồng hồ SCLK cung cấp cho đầu vào đồng hồ Slave Xung có chức giữ nhịp cho giao tiếp SPI, SPI chuẩn truyền đồng nên cần đường giữ nhịp, nhịp chân SCK báo bit liệu đến Sự tồn xung SCK giúp q trình tuyền bị lỗi tốc độ truyền SPI đạt cao Chip Select (CS) Slave Select (SS) sử dụng để chọn Slave cụ thể Master Nếu Master kéo đường SS Slave xuống mức thấp việc giao tiếp xảy Master Slave Vì đồng hồ tạo Master, luồng liệu điều khiển Master Với chu kỳ đồng hồ, bit liệu truyền từ Master đến Slave bit liệu truyền từ Slave đến Master Quá trình xảy đồng thời sau chu kỳ đồng hồ, byte liệu truyền theo hai hướng đó, SPI giao tiếp song cơng tồn phần (full – duplex) 43 Khóa luận tốt nghiệp Phước Hồi - Phát Đạt - Hoàng Hiệp - Xuân Cường Nếu liệu phải truyền thiết bị, thiết bị phải gửi (dữ liệu giả) phụ thuộc vào thiết bị cho dù liệu truyền liệu thực tế hay không Điều có nghĩa bit truyền thiết bị, thiết bị phải gửi liệu bit, tức Master truyền liệu đồng thời MOSI nhận liệu từ Slave đường MISO Nếu Slave muốn truyền liệu, Master phải tạo tín hiệu đồng hồ cho phù hợp cách biết Slave muốn gửi liệu trước Nếu Master kết nối với nhiều Slave sơ đồ kết nối hình ảnh sau Mặc dù nhiều Slave kết nối với Master bus SPI, thời điểm có Slave hoạt động Để chọn Slave, Master kéo đường SS (Slave Select) CS (Chip Select) Slave tương ứng xuống mức thấp Do đó, phải có chân CS riêng Master tương ứng với thiết bị Slave Chúng ta cần phải kéo xuống đường SS CS xuống thấp để chọn Slave đường tích cực mức thấp Phần cứng SPI: Yêu cầu phần cứng để thực SPI đơn giản so sánh với UART I2C Hãy xem xét Master Slave đơn kết nối bus SPI Hình ảnh sau cho thấy yêu cầu hệ thống tối thiểu cho hai thiết bị 44 Khóa luận tốt nghiệp Phước Hồi - Phát Đạt - Hoàng Hiệp - Xuân Cường Chế độ hoạt động SPI: Chúng ta thấy công việc thiết bị Master tạo tín hiệu đồng hồ phân phối tới Slave để đồng liệu Master Slave Công việc Master không dừng lại việc tạo tín hiệu đồng hồ tần số cụ thể Trong thực tế, Master Slave phải đồng ý giao thức đồng hóa định Đối với điều này, hai đặc điểm xung đồng hồ cực tính đồng hồ (Clock Polarity – CPOL CKP) pha đồng hồ (Clock Phase – CPHA) đưa vào để xem xét Clock Polarity (CPOL CKP) xác định trạng thái đồng hồ Khi CPOL mức thấp, xung đồng hồ tạo Master tức SCK mức thấp nhàn rỗi (idle) chuyển sang mức cao trạng thái hoạt động (trong truyền liệu) Tương tự, CPOL mức cao, SCK mức cao nhàn rỗi chuyển sang mức thấp trạng thái hoạt động Phase Clock (CPHA) xác định trình chuyển đổi trạng thái xung đồng hồ tức lên (thấp lên cao) xuống (cao xuống thấp), liệu truyền Khi CPHA 0, liệu truyền cạnh lên xung đồng hồ Dữ liệu truyền cạnh xuống CPHA Tùy thuộc vào giá trị Clock Polarity (CPOL) Clock Phase (CPHA), có chế độ hoạt động SPI: Mode 0: Mode xảy Clock Polarity Clock Phase (CPOL = CPHA = 0) Trong Mode 0, truyền liệu xảy cạnh lên xung đồng hồ Mode 1: 45 Khóa luận tốt nghiệp Phước Hồi - Phát Đạt - Hoàng Hiệp - Xuân Cường Mode xảy Clock Polarity Clock Phase (CPOL = CPHA = 1) Trong mode 1, việc truyền liệu xảy cạnh xuống xung đồng hồ Mode 2: Mode xảy Clock Polarity Clock Phase (CPOL = CPHA = 0) Trong mode 2, truyền liệu xảy cạnh lên xung đồng hồ Mode 3: Mode xảy Clock Polarity Clock Phase (CPOL = CPHA = 1) Trong mode 3, truyền liệu xảy cạnh lên xung đồng hồ 46 Khóa luận tốt nghiệp Phước Hồi - Phát Đạt - Hoàng Hiệp - Xuân Cường Giao thức SPI tích hợp số loại thiết bị như: • Các chuyển đổi (ADC DAC) • Các loại nhớ (SD Card , MMC , EEPROM , Flash) • Các loại IC thời gian thực • Các loại cảm biến (nhiệt độ, áp suất…) số loại khác như: trộn tín hiệu, LCD, Graphic LCD, video game controller,… 47 ... Hoài - Phát Đạt - Hoàng Hiệp - Xuân Cường Sơ đồ trình nhận hàng Bước 1: Người nhận nhấn vào hình trả Bước 2: Nhập mã code gửi điện thoại nhấn OK Bước 3: Tủ mở nhận hàng Bước 4: u cầu đóng tủ 24... lại, gói liệu nhận UART chuyển song song phía bus liệu đầu nhận 33 Phước Hoài - Phát Đạt - Hồng Hiệp - Xn Cường Khóa luận tốt nghiệp Hình 3. 10 Truyền thơng UART Start-bit: Start-bit cịn gọi bit... xuống 3. 7V(giải điện áp sim từ 3. 3V - 4.7V) 26 Khóa luận tốt nghiệp Phước Hoài - Phát Đạt - Hoàng Hiệp - Xuân Cường Hình 3. 2 Sơ đồ kết nối Arduino với HMI Sử dụng chân UART cứng Arduino Uno R3 để